國產(chǎn)DCS系統(tǒng)在火力發(fā)電廠應用及常見故障處理

李海宏

摘要：火力發(fā)電廠肩負著電能生產(chǎn)的重要責任，機組的安全、穩(wěn)定、可靠運行尤為重要?，F(xiàn)階段，國內大部分火電廠為了確保機組的正常運行，都采用了DCS系統(tǒng)，該系統(tǒng)在保障機組運行方面效果顯著。但是由于一些原因的影響，使得DCS系統(tǒng)常常會出現(xiàn)故障，這嚴重影響機組的運行穩(wěn)定性，為此，必須針對這一問題采取有效的處理對策加以解決?；诖它c，本文結合神華國華綏中發(fā)電有限責任公司2×880MW機組DCS系統(tǒng)，就火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)的常見故障與處理對策展開研究。

關鍵詞：火電廠;DCS系統(tǒng);故障;運行可靠性

DCS系統(tǒng)即分散控制系統(tǒng)，它是一種集計算機、網(wǎng)絡、通信、控制、圖像顯示等技術于一身的控制系統(tǒng)。神華國華綏中發(fā)電有限責任公司2×880MW機組DCS系統(tǒng)采用國產(chǎn)和利時HOLLYSYSMACSV系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過以太網(wǎng)和基于現(xiàn)場總線技術的控制方式由工程師站、操作員站、現(xiàn)場控制站、通訊站、系統(tǒng)服務器組成的綜合控制系統(tǒng)。

1.火電廠DCS系統(tǒng)常見故障現(xiàn)象及其原因分析

雖然各個火電廠采用的DCS系統(tǒng)均不相同，但是DCS系統(tǒng)的故障性質卻基本大同小異，可將系統(tǒng)故障大致分為以下三大類：即硬件故障、軟件故障和人為故障。

1.1硬件故障

常見的故障現(xiàn)象有DPU脫網(wǎng)、無法正常初始化和切換等等。其中以無法正常初始化較為常見，引起此類故障的原因主要是主DPU和輔DPU之間的下位機程序出現(xiàn)異常，從而導致DOC芯片不兼容;引起DPU脫網(wǎng)的原因有電氣元件老化、散熱器損壞、主板電容燒損、通訊端子接觸不良等等。同時DPU運行的負載率過高也會導致DPU死機脫網(wǎng).

1.2軟件故障

引起此類故障的主要原因是DCS系統(tǒng)軟件自身的問題。通常情況下，可將DCS系統(tǒng)的軟件故障分為系統(tǒng)軟件故障和應用軟件故障兩種，前者多是由系統(tǒng)自帶的，如系統(tǒng)設計時考慮的不周全，在執(zhí)行某些命令時便會引發(fā)故障，從而造成系統(tǒng)停機和死機等問題;DCS系統(tǒng)的應用軟件一般都是使用者自己編寫的，在具體應用中，由于這類軟件的編寫工作比較復雜并且工作量非常大，所以一不小心便會出錯，而一旦編寫錯誤便會使軟件應用時出現(xiàn)問題，如圖形組態(tài)畫面與生產(chǎn)現(xiàn)場實際情況不符、閥門位置序列號標識錯誤等等。

1.3人為故障

所謂的人為故障實質上就是操作不當引起的故障。在DCS系統(tǒng)正常運行過程中，時常會出現(xiàn)某項功能無法正常使用會使某個控制部分不正常工作的情況，但DCS系統(tǒng)本身卻并沒有故障，此類問題多數(shù)是因為操作人員對DCS系統(tǒng)的功能不熟悉或是操作不熟練造成錯誤操作引起的。尤其是一些初次接觸DCS系統(tǒng)的操作者，由于他們實踐經(jīng)驗較少，所以常常會出現(xiàn)誤操作的現(xiàn)象。

2.系統(tǒng)設計階段

2.1 DCS系統(tǒng)硬件配置

要提高DCS系統(tǒng)的安全可靠性，增強DCS系統(tǒng)本身抵御事故能力是關鍵，在系統(tǒng)設計時必須重點考慮系統(tǒng)配置這個因素。近年來，國內DCS系統(tǒng)發(fā)生的故障，如惡性的系統(tǒng)癱瘓、操作員站部分或全部死機及局部系統(tǒng)失靈等典型故障，大多與系統(tǒng)硬件配置不當有關，主要表現(xiàn)為資源配置過緊，處理器配置過少，CPU負荷率太高;處理器的配置不滿足分散度的要求，危險過度集中;I/O點配置不合理，很多重要保護和調節(jié)用信號集中在一塊I/O板上或集中在一個站內等。因此在設計過程中首先應充分考慮DCS系統(tǒng)硬件配置的裕度，保證控制器的CPU負荷率，《火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程》中規(guī)定控制器的CPU負荷率應在40%以下，實際應用中考慮到設備老化和使用中增加系統(tǒng)容量或其它相關功能，在設計初始階段一般要求將控制器CPU負荷率指標定在20%-30%，最好在25%以下，不能因節(jié)省經(jīng)費而影響系統(tǒng)性能;其次，處理器的配置應滿足分散度要求，保持重要保護系統(tǒng)和調節(jié)系統(tǒng)的相對獨立，不能為降低處理器負載、均衡處理任務而放棄工藝、功能劃分原則。

2.2電源切換裝置切換時間過長。

關于電源切換時間，《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》中明確規(guī)定應不小于5ms（應能保證控制器不初始化），但實際上很多DCS廠家提供的電源切換裝置都達不到切換時間小于5ms的標準，但在出廠測試時基本都能滿足保證控制器不初始化的要求。對于這一問題，筆者建議在DCS系統(tǒng)出廠驗收時在進行電源切換試驗的同時，一定要堅持進行電源切換時間測試，要求廠家達到規(guī)定的標準;同時，在以后的使用過程中定期對電源切換時間進行測試，發(fā)現(xiàn)切換時間過長及時處理。

2.3通訊網(wǎng)絡是DCS系統(tǒng)的工作平臺

各DCS廠家也都對網(wǎng)絡采取了冗余措施，但仍存在一些問題。首先表現(xiàn)在冗余不徹底之，交換機與交換機間的通訊光纜沒有冗余（或冗余光纖共用一根光纜）或光端機沒有冗余等;其次，對同一廠內不同機組的DCS系統(tǒng)（包括共用系統(tǒng)、輔控系統(tǒng)）在建立“I/O點目錄"、"標簽名稱"等方面沒有總體規(guī)劃，在接口通訊中留下刷新、覆蓋，進而引發(fā)通訊癱瘓的危險。筆者建議在進行DCS系統(tǒng)設計時對通訊網(wǎng)絡的硬件配置要保證真正的冗余，不能存在因某一硬件故障影響網(wǎng)絡通訊的局部瓶頸;在定義“I/O點目錄"、"標簽名稱"等數(shù)據(jù)庫時要總體規(guī)劃，避免同一廠內不同機組的DCS系統(tǒng)的“I/O點目錄"、"標簽名稱"等重名;操作員站的網(wǎng)線連接應避免接在同一對交換機上，防止因交換機之間的通訊硬件設備出現(xiàn)故障時部分被控設備失去監(jiān)控或該交換機故障引起所有操作員站癱瘓。

3.解決火電廠DCS系統(tǒng)故障問題的有效處理對策

通過上文對DCS系統(tǒng)故障分析可知，引發(fā)系統(tǒng)故障的主要原因是系統(tǒng)自身問題和人為操作問題，所以想要確保DCS系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，應當從這兩方面著手解決，具體可采取以下措施。

3.1加大對系統(tǒng)的運行維護力度

應當做好巡檢和定期檢查工作，并將檢查重點放在以下環(huán)節(jié)上：定期對DCS系統(tǒng)的風扇進行檢查，看其是否運轉正常，風道有無堵塞的情況;對各個通訊線路進行檢查，看其連接是否牢固可靠、接口是否存在異常;定期對各個端子、模件進行檢測試驗，以確保其能夠始終處于最佳運行狀態(tài);加強對機組運行過程中設備的維護和巡檢力度，認真檢查通訊狀態(tài)，避免因通訊故障的發(fā)生引起系統(tǒng)失靈;在對DCS系統(tǒng)進行升級改造的過程中，應當認真做好調研工作，并對升級方案加以完善，同時還要選擇好相應的技術和安全措施，以此來確保DCS系統(tǒng)以及機組設備能夠安全、穩(wěn)定運行。

3.2預防人為故障的措施

綏中發(fā)電公司根據(jù)具體情況，制定相應措施如下1、用制度對員工加以規(guī)范，并制定相應的獎懲措施，對于因嚴重誤操作導致系統(tǒng)故障引起重大損失的應當追求當事人責任，對于有防范重大事故發(fā)生的員工應給予適當?shù)莫剟睿源藖碚{動員工的工作積極性，這有助于確保DCS系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。2、制訂切實可操作的熱控系統(tǒng)應急處理預案，并定期進行反事故演習。3、部分應急備件儲存工程師站，以備應急之需。4、重要仿真、應急預案形成文件資料，可以隨時查閱。

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